Question

观察图中 A、B、C 三个装置，回答下列问题：

（1）把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯中，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一铜片，可观察到铜片上_________（填“有”或“没有”）气泡产生。用导线把锌片和碳棒连接起来组成一个原电池（图A），正极的反应式为_______。

（2） 如果烧杯中最初装入的是 500 mL 2 mol·L^-1 硫酸溶液，构成铜锌原电池，当收集到 11.2 L（标准状况下）H₂ 时，溶液体积变化忽略不计，则烧杯内溶液中硫酸的物质的量的浓度为_______mol/L。

（3） 如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中（图 B），放置数天后，铁片生锈。负极反应式为_______。

（4） 图 C 是电解 CuCl₂ 溶液的装置，其中 c、d 为石墨电极。

①正极为_______（填“a”或“b”）。

②阳极电极反应式为_______，检验该阳极产物的方法是将_______试纸靠近电极。

③电解一段时间后发现阴极增重 6.4 g，若该电解反应所需的电子全部由氢氧燃料电池提供，则至少需要消耗_______L 氢气（标准状况下）才能满足需要。

Answer

没有 2H++2e-=H2↑ 1mol/L Fe-2e-=Fe2+ a 2Cl－－2e－=Cl2 湿润的淀粉碘化钾 2.24L

【解析】

(1)根据原电池的构造和与原理分析；

(2)根据正极反应：2H++2e-=H2↑，当在标准状况下收集到11.2L即0.5mol的氢气时，转移电子是1mol，减少的氢离子为1mol，所以剩余的硫酸的量为0.5mol，负极上的电极反应式为：Zn-2e-=Zn，当转移电子1mol时，生成锌离子的量为0.5mol，结合浓度概念计算；

(3)铁片、石墨和氯化钠溶液构成的原电池中，金属铁发生吸氧腐蚀，铁失电子变为亚铁离子；

(4)①根据图中电流的流向判断正负极，电解池中与负极相连的为阴极，与之间相连的为阳极；

②阳极上氯离子失电子生成氯气；根据氯气的氧化性检验；

③根据铜和转移电子及生成氢气之间的关系式计算。

(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯中，锌与稀硫酸反应生成氢气，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一铜片，铜与稀硫酸不反应，因此铜片上没有气泡产生；用导线把锌片和碳棒连接起来，锌片、铜片和硫酸形成的原电池中，铜片为正极，该极上氢离子得电子生成氢气，电极反应为：2H++2e−=H2↑；

(2)根据正极反应：2H++2e−=H2↑，当在标准状况下收集到11.2L即0.5mol的氢气时，转移电子是1mol，减少的氢离子为1mol，所以剩余的硫酸的量为0.5mol，其浓度为=1mol/L；

(3)铁片、石墨和氯化钠溶液构成的原电池中,金属铁发生吸氧腐蚀,正极上是氧气得电子发生还原反应,负极是铁失电子变为亚铁离子,发生氧化反应,电极反应为：Fe−2e−=Fe2+；

(4)①由图可知电流从a流向b，则a为电池的正极，b为负极，c与正极相连，所以c为阳极；

②阳极上氯离子失电子生成氯气,其电极反应式为：2Cl−−2e−=C12↑，氯气具有较强的氧化性，与碘化钾反应置换出碘单质，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；

③极上的电极反应为：Cu2++2e−=Cu，已知阴极增重6.4g，则n(Cu)==0.1mol，所以转移的电子为0.2mol，氢氧燃料电池中消耗1mol氢气转移2mol电子，所以转移的电子为0.2mol时，消耗的氢气为0.1mol，则V(H2)=nVm=0.1mol×22.4L/mol=2.24L。